自动化制造系统作业

应用特点：系统十分庞大，包括的内容很多，要在一个企业完全实现难度很大，但可以采用部分集成的方式，逐步实现整个企业的信息及功能集成。
第二章
一、试述自动化制造系统的常见类型及其性能比较。
1、刚性自动线:生产率高,但柔性较差,当被加工对象发生变化时,需要停机、停线并对机床、卡具、刀具等工装设备进行调整或更换，如果被加工件的形状、尺寸或精度变化很大，则需要对生产线进行重新设计和制造。
4刚性综合自动化系统
工作原理：除了完成工件的所有切削加工工序外，还能进行热处理、锻压、焊接、装配、检验、涂装以及包装等工序。
应用特点：适用于产品比较单一，但工序内容比较多，加工批量特别大的零部件加工。结构复杂，投资强度大，建线周期长，更换产品困难，但生产效率极高，加工质量稳定，工人劳动强度低。
5.数控机床NC
4)多层计算机控制系统FMS的控制系统采用计算机多层控制，通常是三层控制，即单元层、工作站层和设备层。
除了上述4个基本组成部分以外，FMS还可以加以扩展：①自动清洗工作站；②自动去毛刺设备；③自动测量设备；④集中切屑运输系统；⑤集中冷却润滑系统等。
四、根据图3-2说明FMS的工作原理。
1、计算机控制系统对输入的生产计划信息和技术信息进行处理、分配，并按程序对储运系统进行控制。
6、计算机控制系统的监视记录装置随时采集加工质量和数量信息。
7、当改变加工产品时，只要改变生产计划信息、技术信息和加工程序，FMS就能自动调整并完成产品加工。
五、根据制造系统实例图说明其工作过程。
六、FMS的机床配置形式及系统特征（生产柔性、生产率、系统可靠性及投资强度比）比较。
FMS的机床配置形式有：互替式（并联）、互补式（串联）、混合式（并串联三种。
工作原理：有1~3台计算机数控机床或加工中心组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人，由单元计算机进行程序编制和分配、负荷平衡和作业计划控制。
应用特点：占地面积小，系统结构简单，成本较低，投资较小，可靠性较高。
10.柔性制造线FML
工作原理：像刚性自动线一样，具有一定的生产节拍工件沿一定的方向顺序传送。
互替式：生产柔性低、生产率低、系统可靠性高、投资强度比高；
互补式：生产柔性中、生产率高、系统可靠性低、投资强度比低；
混合式：生产柔性高、生产率中、系统可靠性中、投资强度比中；
第三章
1.MAS常用的加工设备种类有哪些？柔性设备是否一定比刚性设备好？为什么？
答:常用设备：组合机床、数控机床、加工中心
当环境条件变化时，如产品品种改变、技术条件改变、零件制造工艺改变等，柔性系统不需要多大的调整，不需花费多长时间就可以适应这种变化，仍然低成本高效率地生产出新的产品；但当产品种类不需要变化且生产批量很大时，刚性设备的成本更低。
如车削中心用于加工回转体类零件，板材加工中心用于板材加工，卧式加工中心适用于加工箱体、泵体、阀体和壳体等需要多面加工的零件，立式加工中心适用于加工板料零件，如箱盖、盖板、壳体和模具型腔等单面加工零件。
B）满足生产能力（生产纲领）。
C）与机床配置形式相适应。
加工设备类型选择还受到机床配置形式的影响。在互替形式下，强调工序集中，要有较大的柔性和较宽的工艺范围。而在互补形式下，主要考虑生产率，较多用立式机床甚至专用机床。
应用特点：具有刚性自动线的绝大部分优点，当批量不大时，生产成本比刚性自动线低得多，当品种改变时，系统所需的调整时间又比刚性自动线少得多，但建立系统的总费用却比刚性自动线要多得多。
11.柔性制造系统FMS
工作原理：一般由四部分组成：两台以上的数控加工装置、一个自动化的物料和刀具储运系统、若干台辅助设备和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。
2)工件储运系统工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘(工件)缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等。，工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。
3)刀具储运系统刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。
刀具库有中央刀库和机床刀库。刀具输送装置有不同形式的运输小车、机器人或机械手。刀具交换装置通常是指机床上的换刀机构，如换刀机械手。
第一章
一、什么是制造、制造系统？
制造是人类按照市场需求，运用主管掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观事物和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
制造系统是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。
二、自动化制造系统的分类。
自动化制造系统可分为刚性自动化设备及系统和柔性自动化设备及系统两大类。
2、分布式数字控制DNC：系统检测，数据管理，系统监视。
3、柔性制造单元：单元内的机床在工艺能力上通常是相互补充的，可混流加工不同的零件，具有单元层和设备层两级计算机控制，对外具有接口，可组成柔性制造系统。
4、柔性制造系统FMS：柔性高，适应多品种中小批量生产；系统内的机床在工艺能力上是相互补充和/或相互补充的；可混流加工不同的零件；系统局部调整或维修不中断整个系统的运动；多层计算机控制，可以和上层计算机联网；可进行第三班无人干预生产。
Groover产品寿命周期模型：
式中： ——生产某种产品所需总时间；
B——批数；
Q——批量；
T1——单件工时；
T2——每批产品所需生产准备时间（包括原材料订货时间，制定生产计划时间，工艺装备调整时间…）；
T3——每种产品所需设计及生产准备时间（产品设计，工艺设计，工艺装备设计与制造…）。
上式两边除以BQ，得到：
D）选择加工中心时还应考虑它的尺寸及排屑装置的位置等。
E）性价比等。
通常卧式加工中心工艺比较广泛，但同类规格的机床，一般卧式机床的价格比立式机床贵80％-100％。有时可考虑用夹具来扩充立式机床的工艺范围。
二）工件装卸站
装卸站设有机动、液动或手动的工作台。
装卸站功能要求：
A结构型式与工件或托盘生产率相适应。
2.MAS；②设备使用者对设备功能的基本要求。
2)生产率(时间)根据自动化制造系统的设计产量、利润、市场等因素可以规定其生产率，在满足质量约束的方案集内，找出满足生产率约束的方案集。
3)柔性当环境条件变化时，如果系统不需要多大的调整，不需花费多长时间就可以适应这种变化，仍然低成本高效率地生产出新的产品，我们说这种系统柔性好，反之则柔性差。
2、料库和夹具库根据产品的品种和调度计划、信息，供应相应的毛坯和夹具，并由系统输送配合。
3机器人或自动化装卸机按控制系统的指令和编码信息，自动识别和选择工件及夹具，并安装到相应的机床上。
4、机床根据工件和加工程序的编码，选择加工程序、刀具和工艺参数进行加工。
5、加工完毕，按控制信息转换工序和检验，并由储运系统将工件送到成品库，讲夹具送到夹具库。
B操作要求高度统一。工作台至地面的高度以便于操作者在托盘上装卸夹具及工件为宜。（工件自动导引小车可将托盘从工作台上取走或将托盘推上工作台）
C自动控制功能。在装卸站设置计算机终端，操作人员通过终端可以接收来自自动化制造系统各单元控制器的作业指令或提出作业请求。
D监视识别功能。防止错装的工件进入自动化制造系统。
E装卸站的数目取决于自动化制造系统的规模及工件进出自动化制造系统的频率。
F对于过重无法用人力搬运的工件，在装卸站还应设置吊车或叉车作为辅助搬运设备。
G在装卸站还应设置自动开启式防护闸门或其它安全防护装置，避免自动导引小车取走托盘时误伤操作者。
（三）工件检测站
在线检测时，检测站布置在线内。测量机的检测过程由NC程序控制。测量结果反馈到自动化制造系统的控制器，用以判断刀具性能的变化，控制刀具的补偿量或实施其它控制行为，迅速判定工件加工中的问题。
4)成本在满足以上约束条件的可行方案集内，应按成本最低的原则选择设备，可以采用数学规划法求解。
3.FMS中各独立工作站的设备配置内容、形式及其影响因素。
答：（一）机械加工工作站
机械加工工作站一般泛指各类机床。机床类型、规格、性能、数量，决定了自动化制造系统的加工能力。
机床的功能要求：
A）满足零件族工艺要求（决定工艺范围）
式中TLC——生产每件产品所需平均时间。
式（1-2）即为Groover产品寿命周期模型。
TLC是一个综合指标，减小TLC常被作为生产活动追求的目标
刚性自动化：着眼降低T1（单件工时）
柔性自动化：着眼降低T1和T2（部分）
综合自动化：同时减小T1、T2、T3，特别是T2和T3，因而在多品种、中小批量生产中具有重要意义
7.混合成组制造单元
工作原理：采用成组技术原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线。在成组制造单元中，数控设备和普通加工设备并存，各自发挥其最大作用。
8.分布式数控系统DNC
工作原理：采用一台计算及控制若干台CNC机床。
应用特点：结构简单、灵活性大、可靠性高、投资小。
9.性制造单元FMC
1刚性半自动化单机：
工作原理：采用的是机械或电液的复合控制，一般采用多刀多面加工。
应用特点：投资少、见效快，适用于产品品种变化范围和生产规模都较大的场合。主要缺点是调整工作量大，加工质量差，工人的劳动强度也大。
2刚性自动化单机：
工作原理：在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上下料装置而形成的自动化机床。
应用特点：投资少、见效快，但通用性差。
3刚性自动线
工作原理：用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。
应用特点：具有很高的自动化程度具有统一的制造系统和严格的生产节奏。生产率高、生产周期短，改善了劳动条件，便于管理；缺点是投资大，系统调整周期长更换产品不方便。
5、柔性制造线FML：FML同时具有刚性自动线和FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近刚性自动线。